KR101317038B1 - Waste heat recovery turbine system - Google Patents

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나오키 미야케
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

작동매체(M)에 의해 구동되는 터빈(13)과, 외부의 열원으로부터 배열과의 열교환에 의해 작동매체(M)를 증기화하여 터빈(13)으로 공급하는 증발기(16)와, 터빈(13)을 통관한 작동매체(M)를 액화하는 응축기(17)를 구비하고, 작동매체(M)가 하이드로플루오르에테르(HFE) 및 불소화 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 주매체로서 포함한다. A turbine 13 driven by the working medium M, an evaporator 16 for vaporizing the working medium M to the turbine 13 by heat exchange with an array from an external heat source, and a turbine 13. And a condenser 17 for liquefying the working medium (M) through (3), and the working medium (M) comprises a compound selected from the group consisting of hydrofluoroether (HFE) and fluorinated alcohol as the main medium.

Description

배열회수 터빈 시스템{WASTE HEAT RECOVERY TURBINE SYSTEM}Waste heat recovery turbine system {WASTE HEAT RECOVERY TURBINE SYSTEM}

본 발명은, 환경성 및 취급성이 우수한 대체 프레온(freon) 가스를 주매체로 하는 작동매체로 동작하는 배열회수(waste recovery) 터빈 시스템(turbine system)에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waste recovery turbine system operating as a working medium having an alternative freon gas having excellent environmental and handling properties as a main medium.

근년에, 제철소나 요업 등의 제조과정에서 발생하는 100℃ 미만의 온배수(溫排水)와 같은 배열(排熱)을 열원으로 하는 배열회수 터빈 시스템은, 작동매체로서 물 이외의 저 비등점 매체를 사용함으로써 에너지 절약과 더불어 온난화가스 삭감을 도모하는 것으로서 주목 받고 있다. 이와 같은 터빈 시스템에서는, 자연매체인 암모니아나 탄화수소, 물보다 비등점이 낮은, 대체 프레온 가스로서의 클로로플루오르카본(CFC), 하이드로클로로플루오르카본(HCFC) 및 하이드로플루오르카본(HFC) 등이 작동매체로서 사용되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
In recent years, a heat recovery turbine system using a heat source such as hot water of less than 100 ° C generated in manufacturing processes in steel mills and ceramics as a heat source uses a low boiling point medium other than water as a working medium. It is attracting attention as a result of saving energy and reducing warming gas. In such turbine systems, chlorofluorocarbons (CFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) and hydrofluorocarbons (HFCs) as alternative freon gases, which have lower boiling points than natural media such as ammonia, hydrocarbons and water, are used as the working medium. (For example, refer patent document 1).

일본 특허공개 2002-161716Japanese Patent Publication 2002-161716

그러나 상기 작동매체 중에서, 자연매체인 암모니아나 탄화수소는 독성이나 가연성의 면에서 그 취급이 어렵다. 또한, 합성매체인 클로로플루오르카본(CFC) 및 하이드로클로로플루오르카본(HCFC)은 오존층을 파괴하고 지구온난화계수(GWP)도 크는 등 환경성의 면에서 그 사용이 어렵다. 하이드로플루오르카본(HFC)은 오존파괴계수(ODP)가 제로(0)이고, 오존층을 파괴하지 않지만 지구온난화계수가 약간 크다. 그래서 오존파괴계수(ODP)가 제로(0)임에 더하여 지구온난화계수도 더 작은, 환경성의 면에서 더욱 우수한 매체가 요망되고 있다.However, among the working mediums, ammonia and hydrocarbons, which are natural mediums, are difficult to handle in view of toxicity and flammability. In addition, chlorofluorocarbons (CFC) and hydrochlorofluorocarbons (HCFC), which are synthetic media, are difficult to use in terms of environmental properties, such as destroying the ozone layer and increasing the global warming coefficient (GWP). Hydrofluorocarbons (HFC) have a zero ozone depletion coefficient (ODP) of zero and do not destroy the ozone layer, but have a slightly higher global warming coefficient. Therefore, in addition to having zero ozone depletion coefficient (ODP) and having a smaller global warming coefficient, an excellent medium in terms of environment is desired.

그래서 본건 발명자들이 예의 검토한 결과, 먼저 하이드로플루오르에테르(HFE)를 발견하였다. 이 HFE는, 스미토모스리엠사(社)로부터 상품명 노벡7000으로서 판매되고 있는 것 등이 있으며, 반도체나 전자부품의 세정용으로만 사용되고 있고, 이들 용도에 적합한 특성을 가지고 있다. 배열회수 터빈 시스템은, 반도체나 전자부품의 제조와는 전혀 다른 분야이지만, 비등점이나 증발잠열, 아울러 취급성, 독성 등의 관점에서 HFE가 배열회수 터빈 시스템에도 적합한 매체인 것을 발견하였다. HFE는 윤활성이 부족하지만, 이것에 윤활유를 혼합함으로써 용이하게 윤활성을 부여할 수 있는 것도 판명하였다. 아울러 비등점이나 증발잠열 등에서 HFE에 가까운 특성을 가진 불소화 알코올도 배열회수 터빈 시스템에 적합한 것이 발견되었다.Therefore, as a result of earnest examination by the inventors, hydrofluorether (HFE) was first discovered. These HFEs are sold by Sumitomos Rem Co., Ltd. under the trade name Novec 7000, and are only used for cleaning semiconductors and electronic components, and have characteristics suitable for these applications. The heat recovery turbine system is a field that is completely different from the manufacture of semiconductors and electronic components, but it has been found that HFE is a suitable medium for the heat recovery turbine system in view of boiling point, latent heat of evaporation, handling and toxicity. Although HFE lacks lubricity, it has also been found that lubricity can be easily provided by mixing lubricant therein. In addition, fluorinated alcohols with characteristics close to HFE in boiling points and latent heat of evaporation have been found to be suitable for heat recovery turbine systems.

본 발명은, 상기 연구를 근거로 삼아 이루어진 것으로, 환경성이 우수하고 또한 취급성이 좋은 대체 프레온 가스를 주매체로서 포함하는 작동매체로 동작하는 배열회수 터빈 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the above research, and an object thereof is to provide a heat recovery turbine system which operates as a working medium including an alternative Freon gas having excellent environmental performance and good handling as a main medium.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배열회수 터빈 시스템은, 작동매체에 의해 구동되는 터빈과, 외부의 열원으로부터의 배열과의 열교환에 의해 상기 작동매체를 증기화하여 상기 터빈으로 공급하는 증발기와, 상기 터빈을 통과한 작동매체를 액화하는 응축기를 구비하고, 상기 작동매체가, 하이드로플루오르에테르(HFE) 및 불소화 알코올로 이루어진 군(group)으로부터 선택된 화합물을 주매체로서 포함한다.In order to achieve the above object, the heat recovery turbine system according to the present invention, an evaporator for vaporizing the working medium by the heat exchange between the turbine driven by the working medium and the arrangement from an external heat source to supply the turbine. And a condenser for liquefying the working medium passing through the turbine, wherein the working medium includes a compound selected from the group consisting of hydrofluoroether (HFE) and fluorinated alcohol as the main medium.

이 구성에 따르면, HFE 및 3FE로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물은 상압에서의 비등점이 대체로 낮으므로, 이것을 주매체로서 포함하는 작동매체는, 증발기에서 열원으로부터의 배열과의 열교환에 의해 용이하게 증기화할 수 있다. 아울러 이들 화합물은 오존파괴계수가 제로(0)이고 또한 지구온난화계수(GWP)도 작기 때문에 환경부하가 적어서 환경성이 우수하고, 독성도 약하기 때문에 취급성도 좋다. According to this configuration, since the compound selected from the group consisting of HFE and 3FE has a low boiling point at ordinary pressure, the working medium including it as a main medium can be easily vaporized by heat exchange with an arrangement from a heat source in an evaporator. have. In addition, since these compounds have a zero ozone depletion coefficient and a low global warming coefficient (GWP), they are environmentally friendly due to their low environmental load, and their handling is good because of their low toxicity.

본 발명에 있어서, 상기 주매체는 상압에서의 비등점(이하, 간단하게 「비등점」이라고 하는 경우, 상압에서의 비등점을 지칭함)이 -24~60℃인 HFE인 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 주매체의 비등점이 -24~60℃이어서 열원으로부터 회수되는 통상의 배열 레벨(level)만으로 주매체를 용이하게 증기화할 수 있다.In the present invention, the main medium is preferably a HFE having a boiling point at normal pressure (hereinafter, simply referred to as a boiling point at normal pressure, referred to as a boiling point at normal pressure) of -24 to 60 ° C. As such, the boiling point of the main medium is -24 to 60 ° C., so that the main medium can be easily vaporized only at a normal arrangement level recovered from the heat source.

본 발명에 있어서, 상기 주매체인 HFE의 상압에서의 비등점이 30℃를 초과하는 것이 바람직하다. 이와 같이 HFE의 비등점이 30℃를 초과하고 있으면, 응축기에서 상온(약 15~30℃)의 물로 용이하게 액화할 수 있으므로 시스템이 간략화된다. In the present invention, it is preferable that the boiling point at normal pressure of HFE as the main medium exceeds 30 ° C. As such, when the boiling point of HFE exceeds 30 ° C., the system can be simplified because the condenser can be easily liquefied with water at room temperature (about 15 to 30 ° C.).

본 발명에 있어서, 상기 주매체는, 탄소수가 2~4인 HFE인 것이 바람직하다. HFE의 탄소수가 2~4이면, 상압에서의 비등점이 물보다 낮으므로 열원으로부터의 배열이 온수일 경우, 이 온수와의 열교환에 의해 상기 HFE를 용이하게 증기화시킬 수 있다. 이와 같은 HFE로서, 예를 들면, C3F7OCH3(HFE7000), C4F9OCH3(HFE7100), C4F9OC2H5(HFE7200), 및 C6F13OCH3(HFE7300)가 있다. HFE는, CHF2 - CF2 - O - CH2 - CF3(HFE-S7)이어도 좋다.In the present invention, the main medium is preferably HFE having 2 to 4 carbon atoms. When the carbon number of HFE is 2 to 4, since the boiling point at atmospheric pressure is lower than that of water, when the arrangement from the heat source is hot water, the HFE can be easily vaporized by heat exchange with the hot water. As such HFE, for example, C 3 F 7 OCH 3 (HFE7000), C 4 F 9 OCH 3 (HFE7100), C 4 F 9 OC 2 H 5 (HFE7200), and C 6 F 13 OCH 3 (HFE7300 There is). HFE may be CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 3 (HFE-S7).

본 발명에 있어서, 상기 작동매체는, 상기 주매체에, 이 주매체와 상용성(相溶性)이 있는 윤활유, 예를 들면 불소유(油)가 혼합된 것임이 바람직하다. 이렇게 함으로써 주매체 자신이 윤활성을 구비하지 않은 경우이어도 주매체에 혼합되는 윤활유에 의해 윤활성을 확보할 수 있으므로 회전기계인 터빈에 적합하다. 또한, 불소유로 이루어지는 윤활유가 주매체와 상용성이 있으므로 증발기의 액상에서 작동매체인 주매체와 윤활유가 분리되기 어렵고, 증발기의 액상 하부의 임의 개소(個所)로부터 윤활유 농도가 일정한 작동매체를 취출하여 예를 들면 터빈의 윤활대상부분의 윤활에 사용할 수 있다.In the present invention, the working medium is preferably one in which the main medium is mixed with a lubricating oil compatible with the main medium, for example, fluorine oil. In this way, even if the main medium itself does not have lubricity, the lubricity can be ensured by the lubricating oil mixed in the main medium. In addition, since the lubricating oil made of fluorine oil is compatible with the main medium, it is difficult to separate the main medium and the lubricating oil which are the working medium from the liquid phase of the evaporator, and the working medium having a constant lubricating oil concentration is extracted from any part of the lower part of the evaporator. For example, it can be used for lubrication of the lubrication target part of a turbine.

본 발명에 있어서, 윤활유를 포함하는 작동매체를 베어링에 공급하는 공급통로를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이에 의해 윤활성이 있는 작동매체는, 터빈 구동을 위하여 사용되는 한편, 상기 공급통로로부터 터빈의 베어링에 대하여 직접 공급되므로 별도로 윤활유만의 공급수단을 설치하지 않고 베어링을 양호하게 윤활할 수 있다.In the present invention, it is preferable to further include a supply passage for supplying a working medium containing lubricating oil to the bearing. As a result, the lubricating working medium is used for driving the turbine, and is directly supplied to the bearing of the turbine from the supply passage, so that the bearing can be satisfactorily lubricated without a separate supply means for lubricating oil.

이 발명에 있어서, 상기 터빈의 베어링에 윤활유를 공급하는 윤활계통과, 상기 터빈의 회전축 외주에서의 상기 베어링과 터빈 사이를 밀봉하는 실링부를 구비하고, 상기 윤활계통이 윤활유를 상기 베어링에 분사하는 분사부를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 베어링에 대하여 분사부에서 윤활유를 가압상태로 대량으로 강제적으로 분사할 수 있으므로 고속회전이 필요하고 베어링의 발열이 큰 경우에도 베어링의 효과적인 윤활 및 냉각이 가능해진다. 또한, 베어링과 터빈 사이를 실링부로 밀봉하고 있기 때문에 윤활유가 터빈 측으로 누출될 우려가 없으므로 높은 비율로 윤활유를 회수할 수 있음과 아울러 윤활유가 터빈의 작동매체에 혼입되어 터빈의 열효율을 낮추는 것을 회피할 수 있다.In the present invention, there is provided a lubrication system for supplying lubricating oil to the bearing of the turbine, and a sealing portion for sealing between the bearing and the turbine at the outer circumference of the turbine shaft, wherein the lubricating system injects lubricating oil to the bearing. It is preferable to provide a part. In this way, a large amount of lubricating oil can be forcibly injected in the pressurized state to the bearing in a pressurized state, so high-speed rotation is required and effective lubrication and cooling of the bearing are possible even when the heat of the bearing is large. In addition, since the sealing part is sealed between the bearing and the turbine, there is no risk of lubricating oil leaking to the turbine side, so that the lubricating oil can be recovered at a high rate, and the lubricating oil is incorporated into the working medium of the turbine to avoid lowering the thermal efficiency of the turbine. Can be.

이 발명에 있어서, 상기 터빈의 베어링이, 그리스(grease)를 봉입한 그리스 윤활형인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 분사펌프와 같은 보조 기기류가 불필요해져 그리스 수명이 있는 한 유지 보수가 불필요해진다.In this invention, it is preferable that the bearing of the said turbine is grease lubrication type which grease was enclosed. This eliminates the need for auxiliary equipment such as injection pumps and maintenance as long as grease life is available.

본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징, 및 이점은, 첨부 도면 참조 하에 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명확하게 된다.
The above objects, other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, HFE 및 불소화 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물은 상압에서의 비등점이 대체로 낮으므로, 이것을 주매체로서 포함하는 작동매체는, 증발기에서 열원으로부터의 배열과의 열교환에 의해 용이하게 증기화되고, 터빈 통과 후에는 응축기에서 용이하게 액화된다. 아울러 이들 화합물은 오존파괴계수가 제로(0)이고 또한 지구온난화계수(GWP)도 작기 때문에 환경부하가 적어서 환경성이 우수하고, 독성도 약하기 때문에 취급성도 좋다.
According to the present invention, since the compound selected from the group consisting of HFE and fluorinated alcohol has a low boiling point at ordinary pressure, the working medium including it as a main medium is easily vaporized by heat exchange with an arrangement from a heat source in an evaporator. After passing through the turbine, the liquid is easily liquefied in the condenser. In addition, since these compounds have a zero ozone depletion coefficient and a low global warming coefficient (GWP), they are environmentally friendly due to their low environmental load, and their handling is good because of their low toxicity.

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명에서 사용하는 주매체와 타 매체의 특성 비교표이다.
도 3은, 본 발명의 제2실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 4는, 분사부를 상세하게 나타낸 종단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제3실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 6은, 도 5의 베어링을 상세하게 나타낸 종단면도이다.
1 is a schematic configuration diagram showing a heat recovery turbine system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a characteristic comparison table of a main medium and another medium used in the present invention.
3 is a schematic configuration diagram showing a heat recovery turbine system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a longitudinal sectional view showing the injection part in detail.
5 is a schematic configuration diagram showing a heat recovery turbine system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the bearing of FIG. 5 in detail. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates in detail, referring drawings for preferred embodiment of this invention.

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템의 개략 구성도를 나타낸 것이다. 도 1에 도시한 배열회수 터빈 시스템은, 발전기(10)와 이를 구동하는 터빈(13)을 가진 터빈 발전 유닛(U)을 구비하며, 터빈(13)을 회전 구동시키는 작동매체(M)를 순환시키는 매체통로(30)에, 유하액막식(流下液膜式) 증발기(16), 응축기(17), 및 매체 송급 펌프(18)가 설치되어 있다.1 shows a schematic configuration diagram of a heat recovery turbine system according to a first embodiment of the present invention. The heat recovery turbine system shown in FIG. 1 includes a turbine power generation unit U having a generator 10 and a turbine 13 for driving the same, and circulates a working medium M for rotationally driving the turbine 13. A falling film type evaporator 16, a condenser 17, and a medium supply pump 18 are provided in the medium passage 30 to be made.

발전기(10)는, 발전기 로터(rotor)(11)와 발전기 스테이터(stator)(12)를 가지며, 그 양단에 터빈(13,13)이 배치되고, 상기 발전기 로터(11)와 터빈(13,13)이 단일 회전축(21)로 연결되어 있다. 이 회전축(21)은, 발전기(10)와 2개의 터빈(13,13) 사이에 배치된 2개의 베어링(19,19)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 이들 각 베어링(19)의 아래에는 유조(油槽)(25)가 설치되어 있다. 2개의 터빈(13,13)은 서로 반대방향으로 배치되어 이른바 거울형으로 되어 있고, 이에 따라 양 터빈(13,13)에 작용하는 축추력(軸推力)이 상쇄되어 스러스트(thrust) 베어링을 생략 혹은 간편화하고 있다. 따라서 각 베어링(19)은, 회전축(21)의 주된 반경방향 하중을 부담한다.The generator 10 has a generator rotor 11 and a generator stator 12, and turbines 13 and 13 are disposed at both ends thereof, and the generator rotor 11 and the turbine 13, respectively. 13 is connected by a single rotating shaft 21. The rotary shaft 21 is rotatably supported by two bearings 19 and 19 disposed between the generator 10 and the two turbines 13 and 13, and an oil tank is disposed under each of these bearings 19. (V) 25 is provided. The two turbines 13 and 13 are arranged in opposite directions to form a so-called mirror shape, so that the axial thrust acting on both turbines 13 and 13 is canceled to eliminate the thrust bearing. Or simplifying. Therefore, each bearing 19 bears the main radial load of the rotating shaft 21.

열원(15)은, 예를 들면, 제철소나 요업 등의 제조과정에서 다량으로 발생하는 온수 등의 배열(排熱)이다. 이 열원(15)에서 도출된 온수는, 가열 유체 공급통로(15a)를 통하여 증발기(16) 내의 전열관(傳熱菅)(16a)으로 도입된 후, 전열관(16a)에서 가열 유체 회수통로(15b)를 통하여 열원(15) 측으로 되돌려진다.The heat source 15 is, for example, an arrangement of hot water or the like generated in a large amount in the manufacturing process of a steel mill or a ceramics industry. The hot water derived from the heat source 15 is introduced into the heat transfer tube 16a in the evaporator 16 through the heating fluid supply passage 15a, and then the heating fluid recovery passage 15b in the heat transfer tube 16a. ) Is returned to the heat source 15 side.

증발기(16)는, 전열관(16a)을 통과하는 온수와의 열교환, 요컨대 열원(15)의 배열과의 열교환에 의해 작동매체(M)를 증기화하고, 기상(氣相)으로 된 작동매체(M)를, 기상 매체 송급로(30a)를 경유하여 상기 터빈 발전 유닛(U)으로 공급한다. 증발기(16)에는, 증발기(16)의 하부와 상부 사이를 연통하도록 배치한 순환통로(29)에 순환펌프(27)가 설치되고, 이 순환펌프(27)에 의해 증발기(16)의 하부에서 취출한 액상(液狀) 작동매체(M)를, 증발기(16)의 내부에 배치한 분사관(26)의 분출구에서 증발기(16) 내부로 샤워(shower)형으로 분출하여 전열관(16a)에 뿌림으로써 열교환을 촉진시킨다.The evaporator 16 vaporizes the working medium M by heat exchange with hot water passing through the heat transfer tube 16a, that is, heat exchange with the arrangement of the heat source 15, and the working medium in the gaseous phase ( M) is supplied to the turbine power generation unit U via the gas phase medium supply path 30a. In the evaporator 16, a circulation pump 27 is provided in a circulation passage 29 arranged to communicate between the lower part and the upper part of the evaporator 16, and the circulation pump 27 is provided at the lower part of the evaporator 16. The taken out liquid working medium (M) is ejected in a shower-like shape into the evaporator 16 through the ejection opening of the injection pipe 26 disposed inside the evaporator 16, and is transferred to the heat transfer tube 16a. Sprinkle to promote heat exchange.

터빈 발전 유닛(U)의 터빈(13)을 회전 구동시킨 후의 작동매체(M)는, 기상 매체 회수로(30b)를 경유하여 응축기(17)로 보내진다. 응축기(17)는, 내부에 냉각매체(C)의 배관을 통과시킨 공지된 구조의 것이며, 기상 작동매체(M)를 냉각매체(C)에 의해 냉각함으로써 액화시킨다.The working medium M after rotationally driving the turbine 13 of the turbine power generation unit U is sent to the condenser 17 via the gas phase medium recovery path 30b. The condenser 17 has a known structure in which a pipe of the cooling medium C is allowed to pass through therein, and the gas condenser 17 is liquefied by cooling the gas phase working medium M with the cooling medium C.

응축기(17)에서 액화된 작동매체(M)는, 액상 매체 송급로(30c)를 통과할 때에, 이 액상 매체 송급로(30c)에 설치된 매체 송급 펌프(18)에 의해 승압되어 증발기(16)로 공급된다. 상기 액상 매체 송급로(30a), 기상 매체 회수로(30b) 및 액상 매체 송급로(30c)에 의해, 순환경로인 매체통로(30)가 형성되어 있다.The working medium M liquefied in the condenser 17 is boosted by the medium supply pump 18 provided in the liquid medium supply path 30c when passing through the liquid medium supply path 30c and the evaporator 16. Is supplied. By the liquid medium supply path 30a, the gaseous medium recovery path 30b, and the liquid medium supply path 30c, a medium path 30 which is a circulation path is formed.

각 베어링(19)의 아래에는, 유조(25)가 설치되어 있다. 한편, 상기 순환펌프(27)의 출구 측에는 순환통로(29)에서 분기하는 공급통로(20)가 형성되고, 이 공급통로(20)로부터, 순환펌프(27)에 의해 증발기(16)의 하부에서 취출한 액상 작동매체(M)의 일부가, 각 베어링(19) 아래의 유조(25)로 공급된다. 따라서 고압 작동매체(M)가 유조(25)에서 베어링(19)으로 공급되어 윤활이 원활하게 이루어진다. 또한, 상기 공급통로(20)에는 오리피스(orifice) 등의 조리개 혹은 감압밸브로 이루어지는 감압기(28)가 설치되어 있어, 감압에 의해 액상 작동매체(M)의 일부를 증발시킴으로써 윤활유 농도를 향상시킴과 아울러 증발잠열로 작동매체(M)의 온도를 저하시키고 있다.An oil tank 25 is provided below each bearing 19. On the other hand, a supply passage 20 branching from the circulation passage 29 is formed at the outlet side of the circulation pump 27, and from the supply passage 20 at the lower portion of the evaporator 16 by the circulation pump 27. A part of the liquid working medium M taken out is supplied to the oil tank 25 under each bearing 19. As shown in FIG. Therefore, the high pressure working medium M is supplied from the oil tank 25 to the bearing 19 so that lubrication is smoothly performed. In addition, the supply passage 20 is provided with a pressure reducer 28 including an aperture or a pressure reducing valve, such as an orifice, to improve the concentration of the lubricating oil by evaporating a part of the liquid working medium M by pressure reduction. In addition, the latent heat of evaporation lowers the temperature of the working medium (M).

각 베어링(19)과 응축기(17) 사이, 구체적으로는 각 유조(25)와 상기 응축기(17)의 입구 사이는, 베어링(19)에서 배출되는 액상 작동매체(M)를 응축기(17)로 되돌리는 되돌림통로(23)에 의해 접속되어 있다. 이 되돌림통로(23)에서 응축기(17)로 되돌려진 액상의 작동매체(M)는, 응축기(17) 내에서, 기상 매체 회수로(30b)를 통과한 작동매체(M)에 합류된다.Between each bearing 19 and the condenser 17, specifically, between each oil tank 25 and the inlet of the condenser 17, the liquid working medium M discharged from the bearing 19 is transferred to the condenser 17. It is connected by the return passage 23 to return. The liquid working medium M returned to the condenser 17 in the return passage 23 joins the working medium M that has passed through the gaseous medium recovery path 30b in the condenser 17.

상기 작동매체(M)의 주매체로서는, 예를 들면, HFE(하이드로풀루오르에테르), 즉 일반식 CnH2n+1 - O - CmH2m+1의 H를 일부 F로 치환한 것, 또는 불소화 알코올, 즉 CnH2n+1 - OH의 OH 이외의 H를 일부 F로 치환한 것을 사용한다.As the main medium of the working medium (M), for example, HFE (hydro pulloether ether), that is, in which H of the general formula C n H 2n + 1 -O-C m H 2m + 1 is partially substituted with F Or a fluorinated alcohol, that is, a part in which H other than OH of C n H 2n + 1 -OH is substituted with F.

주매체로서는, 탄소(C)의 수가 2~4인 HFE가 바람직하다. HFE의 탄소수가 2~4이면, 상압에서의 비등점이 물보다 낮으므로 열원(15)으로부터의 배열이 100℃ 이하의 온수이어도 이 온수와의 열교환에 의해 상기 HFE를 용이하게 증기화시킬 수 있다.As the main medium, HFE having 2 to 4 carbon atoms (C) is preferable. When the carbon number of HFE is 2 to 4, since the boiling point at normal pressure is lower than that of water, even if the heat from the heat source 15 is 100 ° C or less, the HFE can be easily vaporized by heat exchange with the hot water.

상기 주매체는, 비등점이 -24℃~60℃, 더욱 바람직하게는 30℃를 넘고 60℃ 이하인 것이 바람직하다. 비등점이 60℃ 이하이면, 열원(15)에서 회수되는 비교적 저온의 배열을 이용하여 주매체를 증기화할 수 있다. 30℃를 넘으면, 상압(대기압), 상온(약 15~30℃)의 물로 응축할 수 있어서 용이하게 액화 가능해지고, 시스템의 간략화를 도모할 수 있다.It is preferable that the said main medium has a boiling point of -24 degreeC-60 degreeC, More preferably, it is more than 30 degreeC and 60 degrees C or less. If the boiling point is 60 ° C. or less, the main medium can be vaporized using a relatively low temperature array recovered from the heat source 15. When it exceeds 30 degreeC, it can be condensed by the water of normal pressure (atmospheric pressure) and normal temperature (about 15-30 degreeC), and can be liquefied easily, and system can be simplified.

비등점이 -24~60℃의 조건을 만족하는 HFE로서, 예를 들면, C3F7OCH3(HFE7000)이나 CHF2 - CF2 - O - CH2 - CF3가 있다. C3F7OCH3(HFE7000)의 구체예로서, 스미토모스리엠사(社)의 상품명 노벡7000(비등점 34℃)이 있고, CHF2 - CF2 - O - CH2 - CF3의 구체예로서, 다이킨공업주식회사의 상품명 HFE-S7 및 아사히가라스(旭硝子)사의 상품명 아사히크린AE-3000(아울러 비등점 56.7℃, ODP=0, GWP=870)이 있다. 아울러 탄소수가 2인 CF3OCH3(HFE-143mc, 비등점 -24℃), 탄소수가 3인 CF3CF2OCH3(HFE-245mc, 비등점 5.5℃), 및 CHF2CF2OCH3(HFE-254pc, 비등점 37.2℃), 탄소수가 4인 CHF2CF2OCH2CF3(HFE-347pc-f, 비등점 56℃), (CF3)2CFOCH3(HFE-347mmy, 비등점 29.4℃), 및 CF3CF2CF2OCH3(HFE-347mcc, 비등점 34.2℃)이 있다.Examples of HFE having a boiling point of -24 to 60 ° C include C 3 F 7 OCH 3 (HFE7000) and CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 3 . As a specific example of C 3 F 7 OCH 3 (HFE7000), there is a trade name Novec 7000 (boiling point 34 ° C.) of Sumitomos LiM Corporation, and as a specific example of CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 3 , Daikin Kogyo Co., Ltd. brand name HFE-S7 and Asahi Glass's brand name Asahi Clean AE-3000 (as well as a boiling point of 56.7 degreeC, ODP = 0, GWP = 870) are mentioned. CF 3 OCH 3 (HFE-143mc, boiling point -24 ° C) with 2 carbon atoms, CF 3 CF 2 OCH 3 (HFE-245mc, boiling point 5.5 ° C) with 3 carbon atoms, and CHF 2 CF 2 OCH 3 (HFE- 254pc, boiling point 37.2 ° C), CHF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 (HFE-347pc-f, boiling point 56 ° C) with 4 carbon atoms, (CF 3 ) 2 CFOCH 3 (HFE-347mmy, boiling point 29.4 ° C), and CF 3 CF 2 CF 2 OCH 3 (HFE-347mcc, boiling point 34.2 ° C.).

이 외에, 주매체의 비등점이 60℃를 초과하고, 또한 탄소(C)의 수가 5~7개인 경우이어도, 상기 열원(15)으로부터의 배열온도가 주매체의 비등점을 상회할 경우에는 사용할 수 있다. 이와 같은 주매체로서, 비등점 61℃인 C4F9OCH3(HFE7100), 76℃인 C4F9OC2H5(HFE7200), 및 98℃인 C6F13OCH3(HFE7300)이 있다.In addition, even when the boiling point of the main medium exceeds 60 ° C. and the number of carbons (C) is 5 to 7, it can be used when the arrangement temperature from the heat source 15 exceeds the boiling point of the main medium. . Such main media include C 4 F 9 OCH 3 (HFE7100) at a boiling point of 61 ° C., C 4 F 9 OC 2 H 5 (HFE7200) at 76 ° C., and C 6 F 13 OCH 3 (HFE7300) at 98 ° C. .

주매체로서는, 상기한 바와 같이, 불소화 알코올도 사용할 수 있고, 예를 들면 일반식 CnH2n+1 - OH의 OH 이외의 H를 일부 F로 치환한 3FE(3불소화 알코올)가 바람직하다. 3FE는 상압에서의 비등점이 74℃이고, 약한 가연성이 있지만 오존파괴계수(ODP)가 제로(0)이고, 지온온난화계수(GWP)도 작다.As the main media, as described above, it may also be a fluorinated alcohol, for example, the formula C n H 2n + 1 - is preferred 3FE (3 fluorinated alcohol) by substituting H other than the OH of OH in part F. The 3FE has a boiling point of 74 ° C. at normal pressure, weak flammability, but has an ozone depletion coefficient (ODP) of zero and a low GWP.

이와 같이 본 발명에서는, 주매체로서, 오존파괴계수(ODP)가 제로(0)이고 또한 지구온난화계수(GWP)도 작기 때문에 환경부하가 적어서 환경성이 우수하고, 독성이 없기 때문에 취급성도 좋은 매체를 사용하므로 증발기(16)에서 배열과의 열교환에 의해 용이하게 증기화하고, 아울러 터빈(13)을 통과한 후에는 응축기(17)에서 용이하게 액화시킬 수 있다.As described above, in the present invention, since the ozone depletion coefficient (ODP) is zero (0) and the global warming coefficient (GWP) is also small, the environmental load is low, the environment is excellent, and the toxicity is good. As a result, the evaporator 16 can easily vaporize by heat exchange with the array, and after passing through the turbine 13, can be easily liquefied in the condenser 17.

여기서, 상기 HFE(하이드로플루오르에테르)로 대표되는 매체가 배열회수 터빈 시스템의 주매체로서 적용되고 있는 이유를, 도 2에 도시한 매체의 특성 비교표를 참조하면서 설명한다. 도 2에는, CFC(클로로플루오르카본), HCFC(하이드로클로로플루오르카본), HFC(하이드로플루오르카본), HFE 및 3FE(3불소화 알코올)를 예시하였다.Here, the reason why the medium represented by the above-mentioned HFE (hydrofluoroether) is applied as the main medium of the heat recovery turbine system will be described with reference to the characteristic comparison table of the medium shown in FIG. In Fig. 2, CFC (chlorofluorocarbon), HCFC (hydrochlorofluorocarbon), HFC (hydrofluorocarbon), HFE and 3FE (trifluorinated alcohol) are illustrated.

이 특성 비교표로부터 명확하듯이, HFE7000~7300은, 모두 에테르 화합물 내의 산소(O)의 존재에 의해 대기 중에서 분해하고, 오존파괴계수(ODP)=0이기 때문에 오존층을 파괴하지 않는데다가 지구온난화계수(GWP)도 370 이하이기 때문에 환경성이 우수하고 독성도 없다. 따라서 종합평가로부터 명확하듯이 주매체로서 우수하다(◎표 또는 ○표). 이 중에서 HFE7000은 비등점 60℃ 이하이기 때문에 증기화하기 쉬운 점에서 매우 우수하다(◎표). 3FE는, 상기한 바와 같이 오존파괴계수(ODP)=0, 지구온난화계수(GWP)=57과 환경성이 우수하지만 약한 가연성이 있어서 취급성에 주의를 필요로 하므로 종합평가는 HFE보다 약간 낮다(○표). 이에 반하여, CFC, HCFC는, 환경성 및 독성의 점에서 뒤떨어진다(×표). HFC는, 환경성은 비교적 양호하지만 독성이 있으므로 종합평가는 HFE보다 낮다(△표).As is clear from this characteristic comparison table, all of HFE7000 to 7300 decompose in the atmosphere due to the presence of oxygen (O) in the ether compound, and because the ozone depletion coefficient (ODP) = 0 does not destroy the ozone layer and the global warming coefficient ( GWP) is less than 370, so it is excellent in environment and does not have toxicity. Therefore, as is clear from the comprehensive evaluation, it is excellent as a main medium (◎ mark or ○ mark). Among these, HFE7000 is very excellent in the point which is easy to vaporize because it is 60 degrees C or less of boiling point (the ◎ table). As described above, 3FE has an ozone depletion coefficient (ODP) = 0, a global warming coefficient (GWP) = 57, and excellent environmental performance but weak flammability and requires attention to handling, so the overall evaluation is slightly lower than HFE. ). On the other hand, CFCs and HCFCs are inferior in terms of environmental properties and toxicity (x table). HFCs have relatively good environmental properties but are toxic, so the overall evaluation is lower than that of HFE (△ table).

그 외에, 비교표에 예시하지 않았지만, HFE와 같이 환경성이 우수한 매체로서 HFO(하이드로플루오르올레핀)이 있으며, 이것도 주매체로서 사용할 수 있다. HFO로서, 예를 들면 HFO-1234yf(화학식 CF3CF=CH2)가 있다.In addition, although not illustrated in the comparison table, HFO (hydrofluoroolefin) is a medium having excellent environmental properties such as HFE, which can also be used as a main medium. As HFO, for example, HFO-1234yf (Formula CF 3 CF = CH 2 ) is mentioned.

그런데, 주매체로서 사용하는 HFE는, 온난화계수가 작고, 오존층을 파괴하지 않는 우수한 매체인 반면에, 윤활성을 갖지 않는다. 그래서 이 실시예에서는 HFE에 불소유(油)로 이루어지는 윤활유를 혼합함으로써 작동매체(M)에 윤활성을 부여하고 있다.By the way, HFE used as the main medium has a low warming coefficient and is an excellent medium which does not destroy the ozone layer, but does not have lubricity. In this embodiment, therefore, the lubricating oil is imparted to the working medium M by mixing lubricating oil made of fluorine oil with HFE.

주매체에 혼합되는 윤활유로서는, 윤활유의 기유(基油) 혹은 첨가물의 말단이 일부 혹은 전부, 불소로 봉쇄된 중합구조인 아래의 화학식으로 표시되는 불소유 등이 제시되어 있다.As lubricating oil mixed in a main medium, the fluorine oil etc. which are represented by the following chemical formula which is the polymerization structure in which the base oil or additive of a lubricating oil partially or all the terminal of a lubricating oil were sealed with fluorine are proposed.

Figure 112012009517391-pct00001
Figure 112012009517391-pct00001

혹은,or,

Figure 112012009517391-pct00002
Figure 112012009517391-pct00002

전자(前者)에는, 예를 들면 듀폰사(社)제의 상품명 클라이톡스가 있다. 이 불소유는, 상기한 HFE와 같은 주매체와의 상용성(相溶性)이 양호한 것으로서, 액상 상태에서 주매체와 불소유가 분리되지 않는다.The former includes, for example, the trade name Klytox manufactured by DuPont. This fluorine oil has good compatibility with a main medium such as HFE described above, and the main medium and the fluorine oil are not separated in a liquid state.

상기 구성에 따른 배열회수 터빈 시스템의 동작에 관하여 도 1을 참조하면서 설명한다. 열원(15)으로부터 배열로서 도출된 온수가 가열 유체 공급통로(15a)에서 증발기(16)로 도입되고, 증발기(16) 내의 작동매체(M)가, 도입된 온수와의 열교환에 의해, 즉 열원(15)으로부터의 수열(受熱)에 의해 증기화되어 예를 들면 4기압 정도의 고압 기체 상태가 된다. 한편, 윤활유는 증발하기 어려우므로 증발기(16)의 하부에 높은 윤활유 농도로 액상 작동매체(M)로서 남는다.The operation of the heat recovery turbine system according to the above configuration will be described with reference to FIG. 1. Hot water drawn as an arrangement from the heat source 15 is introduced into the evaporator 16 in the heating fluid supply passage 15a, and the working medium M in the evaporator 16 is introduced by heat exchange with the introduced hot water, that is, the heat source. It is vaporized by the heat of heat from (15), and it becomes the high pressure gas state of about 4 atmospheres, for example. On the other hand, since the lubricating oil is difficult to evaporate, it remains as the liquid working medium M at a high lubricating oil concentration at the bottom of the evaporator 16.

기체 상태가 된 작동매체(M)는, 증발기(16)의 상부에서 취출되고, 기상 매체 송급로(30a)를 통하여 터빈 발전 유닛(U)의 1쌍의 터빈(13,13)으로 공급되어, 양 터빈(13,13)을 구동한다. 이에 따라 터빈(13)과 회전축(21)로 연결된 발전기(10)가 구동되어 발전이 행해진다. 터빈(13)에서 에너지를 방출한 작동매체(M)는 기상 매체 회수로(30b)를 통하여 응축기(17)로 들어가고, 냉각매체(C)와의 열교환에 의해 냉각되어 응축된다. 이렇게 하여 액상이 된 작동매체(M)가 액상 매체 송급로(30c)를 통과하고 매체 송급 펌프(18)에 의해 승압되어 증발기(16)로 되돌아간다.The working medium M, which has become a gaseous state, is taken out from the upper portion of the evaporator 16 and supplied to the pair of turbines 13 and 13 of the turbine power generation unit U through the gaseous medium supply path 30a. Both turbines 13 and 13 are driven. Thereby, the generator 10 connected by the turbine 13 and the rotating shaft 21 is driven, and electric power generation is performed. The working medium M having released energy from the turbine 13 enters the condenser 17 through the gaseous medium recovery path 30b, and is cooled and condensed by heat exchange with the cooling medium C. In this way, the working medium M, which has become liquid, passes through the liquid medium supply path 30c and is boosted by the medium supply pump 18 to return to the evaporator 16.

한편, 상기 증발기(16)의 하부에 남은 윤활유 농도가 높은 액상 작동매체(M)는, 공급통로(20)에 의해 터빈 발전 유닛(U)의 베어링(19)의 유조(25)로 공급된다. 그 때, 작동매체(M)는, 공급통로(20)에 설치된 감압기(28)에 의해 냉각된다. 이 실시예에서의 공급통로(20)에, 감압기(28) 대신에, 또는 감압기(28)에 더하여 냉각기를 설치하여도 좋다. 순환통로(29)의 순환펌프(27) 출구 측에서 유조(25)로 공급된 액상 작동매체(M)는, 윤활유를 다량으로 포함한 윤활유 농도가 높은 작동매체로, 터빈 발전기의 회전 때, 베어링(19)은 항상 이 윤활유 농도가 높은 액상 작동매체(M)에 의해 양호하게 윤활된다. 이와 같이 윤활유 농도가 높은 작동매체(M)에 의해 베어링(19)을 윤활할 수 있으므로 윤활성을 높이기 위해 대량의 윤활유를 작동매체에 혼합할 필요가 없기 때문에 증발기(16)나 응축기(17)의 전열성을 저해하지도 않는다.Meanwhile, the liquid working medium M having a high lubricating oil concentration remaining in the lower part of the evaporator 16 is supplied to the oil tank 25 of the bearing 19 of the turbine power generation unit U by the supply passage 20. At that time, the working medium M is cooled by the pressure reducer 28 provided in the supply passage 20. In the supply passage 20 in this embodiment, a cooler may be provided instead of the pressure reducer 28 or in addition to the pressure reducer 28. The liquid working medium M supplied to the oil tank 25 from the circulation pump 27 outlet side of the circulation passage 29 is a working medium having a high lubricating oil concentration containing a large amount of lubricating oil. 19) is always well lubricated by the liquid working medium M having a high lubricating oil concentration. Since the bearing 19 can be lubricated by the working medium M having a high lubricating oil concentration, it is not necessary to mix a large amount of lubricating oil with the working medium in order to improve lubricity, so that the front of the evaporator 16 or the condenser 17 can be lubricated. It does not interfere with recession.

유조(25)에는 베어링(19)의 윤활에 필요한 양의 작동매체(M)가 있으면 충분하고, 잉여분은 유조(25)에서 되돌림통로(23)로 배출되고, 이 되돌림통로(23)에서 상기 응축기(17)로 되돌려진다. 따라서 작동매체(M)가 시스템 외부로 배출되어 주변 환경에 영향을 주지 않고, 폐쇄계 시스템 내에서 순환하여 이용된다. 작동매체(M)는, 베어링(19)에서의 승온에 의해 일부가 기체 상태로 되는 경우가 있고, 이 경우에는 액상과 기상이 섞인 작동매체(M)가 되돌림통로(23)를 통하여 응축기(17)로 들어간다. 여기서, 응축기(17)의 입구는 상압 정도이기 때문에 약간 고압으로 되어 있는 유조(25)에서 응축기(17)로 원활하게 작동매체(M)가 회수된다. 특히, 이 실시예의 경우, 순환펌프(27)가 증발기(16) 내의 액위(液位)에 따라 유량이 변동하는 매체 송급 펌프(18)와는 달리, 유량이 일정한 상태로 운전되므로 이 순환펌프(27)의 출구에서 분기한 공급통로(20)로부터 윤활유 농도가 낮은 액상 작용매체(M)를 베어링(19)에 안정된 양으로 공급할 수 있는 이점이 있다. 더욱이, 되돌림통로(23)의 하류단은, 응축기(17)의 입구를 대신하여 매체회수로(30b)에 접속하여도 좋다.It is sufficient that the oil tank 25 has the amount of working medium M necessary for lubrication of the bearing 19, and the surplus is discharged from the oil tank 25 to the return passage 23, and in the return passage 23, the condenser It is returned to (17). Thus, the working medium (M) is discharged out of the system and is circulated and used within the closed system without affecting the environment. The working medium M may be partially in a gaseous state due to the elevated temperature of the bearing 19, and in this case, the working medium M mixed with the liquid phase and the gaseous phase is returned to the condenser 17 through the return passage 23. Enter). Here, since the inlet of the condenser 17 is about atmospheric pressure, the working medium M is smoothly recovered from the oil tank 25 which is slightly high pressure to the condenser 17. In particular, in this embodiment, the circulation pump 27 is operated in a state where the flow rate is constant, unlike the medium supply pump 18 in which the flow rate varies with the liquid level in the evaporator 16. There is an advantage that a stable amount of the liquid working medium (M) having a low lubricating oil concentration can be supplied to the bearing (19) from the supply passage (20) branched from the outlet of the). Further, the downstream end of the return passage 23 may be connected to the medium recovery passage 30b instead of the inlet of the condenser 17.

또한, 이 실시예에서는, 공급통로(20)에 설치한 감압기(28)에 의해, 작동매체(M)의 일부가 증발하여 작동매체(M)의 윤활유 농도가 높아지고, 또한 증발잠열에 의한 온도 저하에 의해 작동매체(M) 내의 윤활유 점도가 올라가므로 양호한 윤활성능이 유지된다.In this embodiment, the pressure reducer 28 provided in the supply passage 20 causes a part of the working medium M to evaporate, thereby increasing the lubricating oil concentration of the working medium M, and increasing the temperature due to latent heat of evaporation. Since the viscosity of the lubricating oil in the working medium M rises by the fall, favorable lubrication performance is maintained.

이상과 같이 윤활성이 있는 작동매체(M)는, 터빈 구동을 위하여 사용되는 한편, 상기 공급통로(20)로부터 터빈(13)의 베어링(19)에 대하여 직접 공급되므로 베어링(19)이 양호하게 윤활된다.As described above, the lubricating working medium M is used for driving the turbine, and is directly supplied to the bearing 19 of the turbine 13 from the supply passage 20 so that the bearing 19 is well lubricated. do.

또한, 상기 실시예에서는 터빈(13)에 의해 발전기(10)를 구동하고 있지만, 터빈(13)에 의해 플랜트(plant)류의 펌프와 같은 다른 부하를 구동하는 시스템에도 본 발명을 적용할 수 있다.In the above embodiment, the generator 10 is driven by the turbine 13, but the present invention can be applied to a system in which the turbine 13 drives other loads such as pumps of plants. .

도 3은, 본 발명의 제2실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템을 도시한다. 이 제2실시예에서, 도 1에 도시한 제1실시예와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 상기 제1실시예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 윤활유(L)가 혼입된 작동매체(M)를 터빈(13)의 베어링(19)으로 공급하는 공급통로(20)를 구비하고 있는 것에 반하여, 도 3의 제2실시예에서는, 윤활유를 포함하지 않은 작동매체(M)를 사용하고, 상기 공급통로(20)를 대신하여 터빈(13)의 베어링(19)에 윤활유(L)를 저류하는 윤활계통(40)을 새로 설치하고 있다. 이 윤활계통(40)은, 윤활유(L)를 저류하는 윤활유 저류조(41)와, 이 윤활유 저류조(41)와 베어링(19,19)에 윤활유(L)를 분사하는 분사부(33) 사이를 접속하는 윤활유 공급통로(42)와, 윤활유(L)를 가압하여 분사부(33)로 보내는 분사펌프(43)를 갖고 있다. 분사부(33)에서 베어링(19,19)으로 분사된 윤활유(L)는 되돌림통로(35)에 의해 윤활유 저류조(41)로 되돌려져 반복하여 이용되도록 되어 있다.3 shows a heat recovery turbine system according to a second embodiment of the present invention. In this second embodiment, the same parts as those in the first embodiment shown in Fig. 1 are given the same reference numerals and the detailed description thereof will be omitted. In the first embodiment, as shown in Fig. 1, the supply passage 20 for supplying the working medium M into which the lubricating oil L is mixed is supplied to the bearing 19 of the turbine 13. In contrast, in the second embodiment of FIG. 3, the lubricating oil L is stored in the bearing 19 of the turbine 13 in place of the supply passage 20 by using the working medium M without lubricating oil. The lubrication system 40 is newly installed. The lubrication system 40 is provided between a lubricating oil storage tank 41 for storing the lubricating oil L, and an injection part 33 for injecting lubricating oil L into the lubricating oil storage tank 41 and the bearings 19 and 19. The lubricating oil supply passage 42 to be connected and the injection pump 43 which pressurizes the lubricating oil L and send it to the injection part 33 are provided. The lubricating oil L injected from the injection part 33 to the bearings 19 and 19 is returned to the lubricating oil storage tank 41 by the return passage 35, and is used repeatedly.

도 4는, 분사부(33)의 상세를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이 좌우 1쌍의 베어링(19,19) 사이에, 회전축(21)에 고정된 내륜 스페이서(36)와, 하우징(H)에 고정된 외륜 스페이서(37)가 배치되어 있고, 외륜 스페이서(37)에 분사노즐(38)이 설치되어 있다. 이 분사노즐(38)은, 중앙의 유입구(38a)와, 유입구(38a)에서 분기하여 좌우의 베어링(19,19)을 향하는 분사통로(38b)를 가지고, 분사통로(38b)의 선단은, 베어링(19)의 내륜(19a)과 외륜(19b) 사이의 베어링 공간(19c)을 향하여 있고, 이 베어링 공간(19c)을 통과하여 전동체(19d)에 윤활유(L)가 뿌려진다. 하우징(H)에는, 윤활유(L)를 분사부(33)로 공급하는 윤활유 공급통로(42)의 하류부와, 윤활유(L)의 되돌림통로(35)의 상류부가 형성되어 있다. 상기 분사노즐(38)은, 각 베어링(19,19)마다 1~2개 설치되어 있다. 4 shows the details of the injection part 33. As shown in FIG. 4, an inner ring spacer 36 fixed to the rotating shaft 21 and an outer ring spacer 37 fixed to the housing H are disposed between the left and right pairs of bearings 19 and 19. The injection nozzle 38 is provided in the outer ring spacer 37. The injection nozzle 38 has an inlet 38a at the center and an injection passage 38b branched from the inlet 38a toward the left and right bearings 19 and 19, and the tip of the injection passage 38b is The bearing space 19c between the inner ring 19a and the outer ring 19b of the bearing 19 faces the bearing space 19c, and lubricating oil L is sprayed on the rolling element 19d through the bearing space 19c. In the housing H, the downstream part of the lubricating oil supply passage 42 which supplies the lubricating oil L to the injection part 33, and the upstream part of the return passage 35 of the lubricating oil L are formed. One to two injection nozzles 38 are provided for each of the bearings 19 and 19.

터빈(13)의 회전축(14) 외주의 베어링(19)과 터빈(13) 사이에, 양자(19,13) 사이를 밀봉하는 실링부(39)가 설치되고, 마찬가지로 발전기(10)(도 3)의 로터(11) 외주의 베어링(19)과 발전기(10) 사이에도 실링부(39)가 설치되어 있다. 실링부(39)는, 하우징(H)에 고정되고 회전축(14)의 외주면과의 사이에 라비린스 실(labyrinth seal)을 형성하는 밀봉링(seal ring)으로 구성되어 있다.Between the bearing 19 and the turbine 13 outer periphery of the rotating shaft 14 of the turbine 13, the sealing part 39 which seals between both 19 and 13 is provided, and the generator 10 (FIG. 3) The sealing part 39 is provided also between the bearing 19 of the rotor 11 outer periphery of the rotor 11, and the generator 10. The sealing part 39 is comprised by the sealing ring fixed to the housing | casing H, and forming a labyrinth seal between the outer peripheral surface of the rotating shaft 14, and a sealing ring.

이 제2실시예의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 윤활유 저류조(41)로부터의 윤활유(L)는, 윤활유 공급통로(42)를 통과하여 분사부(33)에서 고속 분사로 분사되어 베어링(19,19)의 윤활이 행해진다. 따라서 고속 회전이 필요하고 베어링의 발열이 큰 경우에도 베어링(19)을 효과적으로 윤활하고, 또한 냉각할 수 있다. 또한, 베어링(19)의 양측에 실링부(39,39)를 설치함으로써 베어링(19)의 윤활에 이용하는 윤활유(L)가 터빈(13) 측 및 로터(11) 측으로 누출될 우려가 없고, 높은 비율로 윤활유(L)를 회수할 수 있다. 아울러 윤활유(L)가 터빈(13)의 작동매체(M)에 혼입하여 터빈(13)의 열효율을 낮추는 것을 회피할 수 있다.In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the lubricant L from the lubricant storage tank 41 passes through the lubricant oil supply passage 42 and is injected by the jetting portion 33 by high-speed injection so that the bearing ( 19, 19) is lubricated. Therefore, even when high speed rotation is required and the heat generation of the bearing is large, the bearing 19 can be effectively lubricated and cooled. In addition, since the sealing parts 39 and 39 are provided on both sides of the bearing 19, the lubricant L used for lubrication of the bearing 19 is unlikely to leak to the turbine 13 side and the rotor 11 side. Lubricant L can be recovered at a ratio. In addition, the lubricating oil L may be prevented from being mixed in the working medium M of the turbine 13 to lower the thermal efficiency of the turbine 13.

도 5는, 본 발명의 제3실시예에 따른 배열회수 터빈 시스템을 도시한다. 이 제3실시예에서는, 터빈(13)의 베어링(19)을 대신하여 그리스(grease)(G)를 봉입한 그리스 윤활형 베어링(19B)를 사용하고 있다.5 shows a heat recovery turbine system according to a third embodiment of the present invention. In this third embodiment, a grease lubricated bearing 19B in which grease G is sealed in place of the bearing 19 of the turbine 13 is used.

도 6은, 베어링(19B)의 상세를 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이 이 베어링(19B)은 베어링 외륜(19Ba)과 베어링 내륜(19Bb) 사이에 전동체(19Bd)가 지지기(19Bc)에 의해 구름운동 가능하게 지지되고, 상기 지지기(19Bc)의 축방향 외측에 1쌍의 봉지판(19Be,19Be)이 설치되어 있다. 봉지판(19Be)의 상단은, 상기 베어링 외륜(19Ba)의 내주면에 마련된 홈에 결합하고, 봉지판(19Be)의 하단은, 회전축(21)과 일체로 회전하는 베어링 내륜(19Bb)의 회전에 지장이 없을 정도로 약간의 간극(h)을 두고 베어링 내륜(19Bb)의 외주면에 근접되어 있다. 상기 베어링 외륜(19Ba), 베어링 내륜(19Bb) 및 1쌍의 봉지판(19Be,19Be)로 둘러싸인 베어링공간 내에 겔(Gel)형 그리스(G)가 봉입되어, 전동체(19Bd)는 항상 그리스(G)에 침지된 상태로 되어 있다. 그리스(G)는 일정한 점도를 보유하고, 또한 그 표면장력에 의해 상기 간극(h)으로부터 외부로 누출할 우려가 없고, 베어링(19B)은 그리스(G)의 윤활특성 등의 수명이 있는 한 항상 안정적으로 윤활된다.6 shows the details of the bearing 19B. As shown in Fig. 6, this bearing 19B is supported between the bearing outer ring 19Ba and the bearing inner ring 19Bb by rolling the support body 19Bd by the support 19Bc so as to enable rolling motion. A pair of sealing plates 19Be and 19Be are provided in the axial outer side of 19Bc). The upper end of the sealing plate 19Be is engaged with the groove provided in the inner circumferential surface of the bearing outer ring 19Ba, and the lower end of the sealing plate 19Be is rotated by the bearing inner ring 19Bb which rotates integrally with the rotation shaft 21. It is close to the outer circumferential surface of the bearing inner ring 19Bb with a slight gap h such that there is no problem. Gel-type grease G is enclosed in a bearing space surrounded by the bearing outer ring 19Ba, the bearing inner ring 19Bb and the pair of sealing plates 19Be and 19Be, so that the rolling element 19Bd is always grease ( It is immersed in G). The grease (G) has a constant viscosity and there is no risk of leaking from the gap (h) to the outside due to its surface tension, and the bearing (19B) is always as long as there is a lifetime such as lubrication characteristics of the grease (G). It is lubricated stably.

베어링(19B)은 도 4에 도시한 제2실시예와 마찬가지로 2개가 나란하게 있어도 좋다. 또한, 상기 제2실시예와 마찬가지로 도 5의 베어링(19B)와, 터빈(13) 및 발전기(10)와의 사이를 밀봉하는 실링부를 설치하여 그리스(G)가 터빈(13) 측이나 발전기(10) 측으로 누출하지 않도록 하여도 좋다.As in the second embodiment shown in Fig. 4, two bearings 19B may be side by side. In addition, similarly to the second embodiment, a sealing portion for sealing the bearing 19B of FIG. 5 and the turbine 13 and the generator 10 is provided so that the grease G is installed on the turbine 13 side or the generator 10. You may not leak to the side.

이 제3실시예의 경우, 제1실시예에서 사용한 공급통로(20)나 제2실시예에서 사용한 윤활유 공급통로(42) 및 분사펌프(43)와 같은 보조 기기류가 불필요해지기 때문에, 구조의 간소화를 도모할 수 있고, 그리스 수명이 있는 한 보수 유지도 불필요해진다.In the case of this third embodiment, auxiliary equipment such as the supply passage 20 used in the first embodiment or the lubricating oil supply passage 42 and the injection pump 43 used in the second embodiment becomes unnecessary, thereby simplifying the structure. Maintenance and maintenance are unnecessary as long as the grease life is maintained.

이상과 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였지만, 당업자이라면, 본건 명세서를 보고 자명한 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 용이하게 상정할 것이다. 따라서 그와 같은 변경 및 수정은, 첨부한 특허청구범위로부터 정해지는 이 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.
As mentioned above, although the preferred embodiment was described referring drawings, those skilled in the art will easily assume various changes and corrections within the obvious range by looking at this specification. Accordingly, such changes and modifications are to be interpreted as falling within the scope of the present invention as defined by the appended claims.

C: 냉각매체
G: 그리스
M: 작동매체
L: 윤활유
U: 터빈 발전 유닛
10: 발전기
13: 터빈
15: 열원
16: 증발기
16a: 전열관
17: 응축기
18: 매체 송급 펌프
19: 베어링
19B: 그리스 봉입형 베어링
20: 공급통로
26: 분사관
27: 순환펌프
28: 감압기
29: 순환통로
30: 매체통로
30a: 기상 매체 송급로
30b: 기상 매체 회수로
30c: 액상 매체 송급로
35: 되돌림통로
39: 실링부
40: 윤활계통
41: 윤활유 저류조
42: 윤활유 공급통로
43: 분사펌프
C: cooling medium
G: Grease
M: working medium
L: Lubricant
U: Turbine Power Generation Unit
10: generator
13: turbine
15: heat source
16: Evaporator
16a: heat pipe
17: condenser
18: Medium supply pump
19: bearing
19B: Grease Sealed Bearing
20: supply passage
26: injection pipe
27: circulation pump
28: pressure reducer
29: circulation passage
30: media passage
30a: Meteorological Carriers
30b: weather media recovery furnace
30c: liquid media feeder
35: return path
39: sealing part
40: lubrication system
41: lubricant reservoir
42: lubricant supply passage
43: injection pump

Claims (11)

작동매체에 의해 구동되는 터빈과,
외부의 열원으로부터의 배열과의 열교환에 의해 상기 작동매체를 증기화하여 상기 터빈으로 공급하는 증발기와, 상기 터빈을 통과한 작동매체를 액화하는 응축기를 구비하고,
상기 작동매체가, 비등점이 -24~60℃인 하이드로플루오르에테르(HFE)를 주매체로서 포함하는 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
A turbine driven by a working medium,
An evaporator for vaporizing and supplying the working medium to the turbine by heat exchange with an arrangement from an external heat source, and a condenser for liquefying the working medium passing through the turbine,
And the working medium comprises, as a main medium, hydrofluoroether (HFE) having a boiling point of -24 to 60 ° C.
제1항에 있어서, 상기 주매체는, 탄소수가 2~4인 HFE인 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 1, wherein the main medium is HFE having 2 to 4 carbon atoms.
제2항에 있어서, HFE는, CHF2 - CF2 - O - CH2 - CF3인 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 2, wherein the HFE is CHF 2 -CF 2 -O-CH 2 -CF 3 .
제1항에 있어서, 상기 주매체인 HFE의 상압에서의 비등점이 30℃를 초과하는 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 1, wherein a boiling point at atmospheric pressure of the HFE, which is the main medium, exceeds 30 ° C.
제1항에 있어서, HFE는, C3F7OCH3인 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 1, wherein the HFE is C 3 F 7 OCH 3 .
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동매체는, 상기 주매체에, 이 주매체와 상용성이 있는 윤활유가 혼합된 것임을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to any one of claims 1 to 5, wherein the working medium is a mixture of lubricating oil compatible with the main medium.
제6항에 있어서, 상기 윤활유는, 불소유인 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 6, wherein the lubricating oil is fluorine oil.
제6항에 있어서, 상기 작동매체를 상기 터빈의 베어링에 공급하는 공급통로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to claim 6, further comprising a supply passage for supplying the working medium to the bearing of the turbine.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈의 베어링에 윤활유를 공급하는 윤활계통과, 상기 터빈의 회전축 외주에서 상기 베어링과 터빈 사이를 밀봉하는 실링부를 구비하고, 상기 윤활계통이 윤활유를 상기 베어링에 분사하는 분사부를 가진 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The lubrication system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a lubrication system for supplying lubricating oil to the bearings of the turbine, and a sealing portion for sealing between the bearing and the turbine at the outer circumference of the turbine shaft. An array recovery turbine system, comprising: an injection unit for injecting lubricant into the bearing.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈의 베어링이, 그리스를 봉입한 그리스 윤활형인 것을 특징으로 하는 배열회수 터빈 시스템.
The heat recovery turbine system according to any one of claims 1 to 5, wherein the bearing of the turbine is grease lubricated with grease.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITCO20130070A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-19 Nuovo Pignone Srl APPARATUS FOR REALIZING A FLUID SEAL IN AN INTERNAL ENVIRONMENT OF A TURBOMACHINE
JP6083420B2 (en) 2014-08-05 2017-02-22 トヨタ自動車株式会社 Cooling device for internal combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005264863A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Ebara Corp Power generating device
JP2007503546A (en) * 2003-08-27 2007-02-22 ティーティーエル ダイナミクス リミッテッド Energy recovery system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2516204B2 (en) * 1986-12-08 1996-07-24 富士電機株式会社 Built-in piping generator
GB0511864D0 (en) * 2005-06-10 2005-07-20 Univ City Expander lubrication in vapour power systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007503546A (en) * 2003-08-27 2007-02-22 ティーティーエル ダイナミクス リミッテッド Energy recovery system
JP2005264863A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Ebara Corp Power generating device

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